Processos de Autodepuração nos Corpos D'Água

AUTODEPURAÇÃO DOS CORPOS DÁGUA Profa Dra Libertalamar Bilhalva Saraiva OUTUBRO von Sperling 1996 A autodepuração é um processo natural no qual cargas poluidoras de origem orgânica lançadas em um corpo dágua são neutralizadas A autodepuração pode ser entendida como um fenômeno de sucessão ecológica em que o restabelecimento do equilíbrio no meio aquático ou seja a busca pelo estágio inicial encontrado antes do lançamento de efluentes é realizada por mecanismos essencialmente naturais 2016 A autodepuração é decorrente da associação de vários processos de natureza física diluição sedimentação e reaeração atmosférica química e biológica oxidação e decomposição Hynes 1960 Sperling 1996 Os principais fenômenos interagentes no consumo de oxigênio são A oxidação da matéria orgânica A nitrificação A demanda bentônica Na produção de oxigênio são A reaeração atmosférica A fotossíntese 2016 Fenômenos interagentes no balanço de OD Von Sperling 2007 Zona de águas limpas localizada em região à montante do lançamento do efluente e também após a zona de recuperação Essa região é caracterizada pela elevada concentração de oxigênio dissolvido e vida aquática superior ZONAS DA AUTODEPURAÇÃO Zona de degradação localizada à jusante do ponto de lançamento sendo caracterizada por uma diminuição inicial na concentração de oxigênio dissolvido e presença de organismos mais resistentes ZONAS DA AUTODEPURAÇÃO 2016 Zona de decomposição ativa região onde a concentração de oxigênio dissolvido atinge o valor mínimo e a vida aquática é predominada por bactérias e fungos anaeróbicos ZONAS DA AUTODEPURAÇÃO Zona de recuperação região onde se inicia a etapa de restabelecimento do equilíbrio anterior à poluição com presença de vida aquática superior ZONAS DA AUTODEPURAÇÃO 2016 Streeter e Phelps desenvolveram um modelo em 1925 A hipótese básica do modelo é que a taxa de decomposição da matéria orgânica no meio aquático ou taxa de desoxigenação dLdt é proporcional à concentração da matéria orgânica presente em um dado instante de tempo Modelo da autodepuração L DBO remanescente ao fim do tempo t K constante de desoxigenação Integrando Modelo da autodepuração O consumo de OD no meio líquido ocorre simultaneamente à reação de reoxigenação desse meio na qual por meio de reações exógenas o oxigênio passa da atmosfera para a água D déficit de oxigênio 2016 Modelo da autodepuração Como o déficit de saturação de oxigênio dissolvido corresponde a resultante da soma dos efeitos de desoxigenação e reaeração obtémse a seguinte equação diferencial D é a diferença entre a concentração de saturação do oxigênio no meio líquido e a concentração de oxigênio dissolvido na água em um dado instante e K2 é a constante de reoxigenação do corpo dágua Modelo da autodepuração Integrando Dt é o déficit de saturação de oxigênio no tempo t em mgl D0 é o déficit inicial de oxigênio dissolvido no curso de água em mgl L0 é a DBO no ponto de lançamento Modelo da autodepuração A concentração de oxigênio no tempo Ct é dada pela diferença entre a concentração de saturação nas condições do experimento Cs e o déficit de oxigênio dissolvido num tempo Dt 2016 Modelo da autodepuração O modelo Streeter Phelps considera no balanço do oxigênio apenas dois processos o consumo de oxigênio pela oxidação da matéria orgânica durante a respiração e a produção de oxigênio pela reaeração atmosférica O modelo adota as seguintes simplificações Sistema unidimensional Regime permanente com vazão e seção constante Lançamento do efluente pontual e constante Coeficiente de reaeração Determinação do coeficiente de reaeração k2 Fórmula de OConnor e Dobbins K2 Coeficiente de reaeração base e h1 DL Coeficiente de difusão do oxigênio na água 754x106 m2h v Velocidade da corrente em ms h Profundidade da corrente em m Para k2 em d1 e base e temse Em base decimal 50 3 2 h v D k L 5 1 5 0 2 3 95 k v k 51 50 2 171 h v k 2016 Coeficiente de reaeração Valore Típicos de k2 Azevedo Netto 1962 Temperatura 20oC K2 k1 K2 para k1 01 d1 Pequenas lagoas pequenos lagos e remansos 05 a 10 005 a 010 Rios de escoamento muito lento grandes lagos e represas 10 a 15 010 a 015 Grandes rios de velocidade baixa 15 a 20 015 a 020 Grandes rios de velocidade normal 20 a 30 020 a 030 Rios de escoamento rápido córregos 30 a 50 030 a 050 Corredeiras cascatas e quedas dágua 50 050 EXERCÌCIOS A destilaria D produz 328320 m3d de vinhoto cuja DBO total de é de 25000 mgL que será lançado continuamente no rio A Antes do rio A encontrar com o rio B receberá os esgotos da cidade C a Traçar a curva de oxigênio dissolvido no rio A b Em que trecho do rio A ocorrerá Morte de peixes Anaerobiose c Qual será o tratamento mínimo do vinhoto lançado ao rio A para que as condições mínimas de OD sejam preservadas d Qual o grau de tratamento necessário para reduzir a carga orgânica da cidade C após o tratamento ou redução de vazão da destilaria D 2016 EXERCÌCIOS SITUAÇÃO AXY D C Rio B 2016 EXERCÌCIOS CARACTERÍSTICAS DO RIO A Vazão 24320 Ls DBO 10 mgL 1o estágio OD 70 mgL ODSAT 80 mgL Coeficiente de Desoxigenação 01 d1 Coeficiente de Reaeração02d1 Velocidade 014 ms OD mínimo 35 mgL CARACTERÍSTICAS DOS RESÍDUOS LÍQUIDOS DA DESTILARIA Vazão 32832 m3d DBO 25000 mgL1º estágio OD zero Distância X da cidade 145152 m CARACTERÍSTICAS DA CIDADE C População 1211490 hab Consumo de Água 200 Lhabdia Coeficiente de Retorno ÁguaEsgoto 08 DBO 210 mgL 1º estágio Distância y do rio B 120960 m OD zero RESOLUÇÃO a Traçar a curva de oxigênio dissolvido no rio A 1ª ETAPA Calcular a DBO e Oxigênio dissolvido de mistura do rio A com a refinaria D DBO mist Qe DBOe Qr DBOr Qe Qr 𝑂𝐷𝑚𝑖𝑠𝑡 𝑄𝑒 𝑂𝐷𝑒 𝑄𝑟 𝑂𝐷𝑟 𝑄𝑒 𝑄𝑟 RESOLUÇÃO a Traçar a curva de oxigênio dissolvido no rio A 2ª ETAPA Calcular a concentração de oxigênio no tempo ct 𝐶 𝑡 𝐶𝑠 𝐷 𝑡